谈水利工程生态护坡措施功能及特点

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［摘要］生态护坡是水利工程建设中的一种新型护坡措施，其不仅具备传统的固岸效果和水土流失防治效果，同时能够有效控制污染源，与整个水环境共同构成关系和谐的生态系统。本文简要介绍了生态护坡的基本功能，并深入探究了各类生态护坡的特点和具体应用，以期能为相关单位带来一定的工作参考。

［关键词］水利工程；生态护坡；措施功能；特点

引言

在传统的水利岸坡防护工程当中，一般会采取硬化护砌措施，常用材料包括石材、混凝土等。硬化护砌结构的最大优势在于自身的稳定性较强，可以持续使用多年。但不利于生态环境建设，其不仅会破坏原有的水环境景观和谐性，更会对水环境生物群种的发展和造成一定的影响。我国针对生态护坡技术的研究和应用的起步较晚，直至彻底了解生态系统发展规律后才开始逐步在实践当中进行应用，原则上是以尊重生态系统、不破坏生态系统、尊重生物生存空间为护坡的建设前提。现如今，生态护坡已经开始在实际中得到了广泛的推广，并延伸发展成了多种不同形式。生态护坡在本质上属于岸坡防护措施，其主要用于保护河道体系、恢复河道系统生态平衡，体现出了“人与自然协调发展”的基本理念。生态是多种学科交叉应用后的结果，其包含水利、环境、生物科学、力学、生态化等多种学科的基本原理和知识。实际建设过程中充分强调自然植被与工程材料之间的结合，力求在提高岸坡防护效果的基础上，避免对水环境生态平衡造成破坏。

1生态护坡的基本功能

1.1固岸

生态护坡中一般会选择大量根系发达，能在水环境周围快速生长的植物。由于此类植物根系较为发达，可以起到锚固表层松散土体的作用，从而能提高边坡的抗滑力，减少土体流失。一般而言，生态护坡的整体结构和植物种植密度均经过了精细化计算，植物之间的根系彼此缠绕，从而形成了庞大的根系网络，根系网络则将边坡土体整合在一起，确保了土体的整体稳定性。一般而言，草本植物和灌木类植物可以在浅层区域起到良好的固岸效果，而树木类植物才能够起到影响深层土体的目的。而从其他角度来看，边坡的稳定性还与坡体水压力相关，植物根系的水分吸收作用可以有效降低边坡的孔隙水压力，从而提高了土体整体的抗剪强度，这同样有利于起到固岸的效果。[1]

1.2控制面源污染

当河流两侧存在植被缓冲带时，其对于控制氨氮等面源污染具有显著的效果。在土壤和植物的综合过滤、沉积、滞留作用之下，径流所携带的污染物质得到了有效的控制。滞留和沉积下来的污染物质会进一步被植物所吸收、分解。这对于净化水体，优化河流水质无疑起到了积极的作用。[2]

1.3控制降雨溅蚀

植被的存在可以有效缓解雨滴的下落速度，控制雨滴对于地面整体的冲击力，从而达到控制降雨溅蚀的效果。降雨溅蚀对于河岸的危害性会因为气候差异性而存在较为明显的区别。在降水量较少的区域，降雨溅蚀的影响微乎其微。而在降水量较大的区域，降雨溅蚀往往会对河岸造成较大的危害性，其会直接破坏河岸结构，造成土壤流失。应用生态护坡之后，雨滴在下落的过程中会被植被直接阻拦，后续沿着植物的茎叶过渡至地面，其对于地面的冲击影响几乎为零，同时还能避免由于降水所引发的土粒飞溅现象。[3]

1.4减少水土流失

生态护坡的基本功能就在于保持水土，减少水土流失。传统的硬化护砌结构虽然同样具有保持水土的功效，但其属于“强制性”措施的一种，即从根本上改变了边坡结构，导致边坡无法参与到生态循环系统当中。而在生态护坡当中，主要依靠植物根系来实现对土体的固定，其不仅可以避免土体被冲刷，同时还可以抑制地表径流，从而达到减少水土流失的根本目的。

1.5参与生态循环系统

生态护坡本身就是陆生生物的主要栖息地，同时也可以为水生生物提供食物来源。在这一过程当中，生态护坡本身就是水陆生态系统的组成部分，这与传统的硬化护砌结构有着根本上的差异性。

2生态护坡的特点和具体应用

2.1生态混凝土护坡

生态混凝土护坡指的是在河道两侧铺设混凝土框架，并在混凝土框架当中添加无砂混凝土。与传统意义上的混凝土不同，无砂混凝土的最大特征在于其内部存在较大的孔隙，这无疑为草本植物的生长提供了充足的空间，从而促使草本植物与整个混凝土构成完整生态系统，且整体固土效果较为出色。从结构特点的角度来看，生态混凝土可以分为两大类型：一是土工格室层。其本身具有较大的孔隙供草本植物生长，所使用的混凝土为细骨料，并使用喷播植草技术。二是有机客土层。其主要由活性添加剂、草炭、保水剂和石子构成，一般是直接与原状土相互接触。从生态功能角度来看，生态混凝土植入植物之后，草本植物的根系会持续向下方生长，并与基层土壤相互接触，从而促使整个坡面形成稳定的网状结构。整个网状结构会随着草本植物根系的不断横纵生长而完善，并最终形成三维立体网，稳定性较强。而活性添加剂的使用则可以进一步提高草本植物的生物活性，其主要成分是微生物，其能够在促进草本植物生长的基础上进一步控制水泥的碱性，确保整个生态混凝土护坡保持较高的活性，最终为草本植物的正常生长创造良好的客观环境。此外，有些微生物的存在可以加快对落叶、树枝的分解速度，并能够分解土壤中的各种污染物质，减少了水体污染的概率。生态混凝土护坡的最大优势在于具有较强的适用性，可以在多种不同的地形地势环境下进行使用，但其对于坡体角度有着较高的要求，理论上不超过75°的坡体均可以进行使用，一旦超过75°则需要考虑其他类型的生态护坡。[4]

2.2自嵌式挡墙

自嵌式挡墙的雏形为干垒挡土墙，是在该种墙体结构上研发的一种新型生态结构。自嵌式挡墙主要由挡土块体、填土和加筋带构成，这种复合结构能够有效抵抗坡体受到的动静荷载，具有良好的坡体稳定功能。传统的挡土墙稳定性较差，且容易受到外界环境的侵蚀，而自嵌式挡墙则有效解决了这些问题，并具有生态性的基本特征。从结构特点角度来看，挡土块体、填土、加筋带、塑胶棒和滤填材料是主要成分，墙体背水面一般会设置过滤层，并使用相应级配的碎石进行填充，具有出色的自行排水能力。自嵌式挡墙的结构特征决定了其具有较为出色的透水性能和透气性能，并具有出色的污染物吸收和环境净化作用，可以在保证生态循环系统稳定的基础上，保持生态自然平衡。自嵌式挡墙上设置多处孔洞结构，在孔洞结构中添加土壤后即可种植植物，而植物根系生长完善后可以进一步强化自嵌式挡墙的整体稳定性。此外，植物生长孔和墙体内部空腔一般为错位结构，这种错位结构可以形成若干个通道和孔洞，从而为鱼类的生长创造安全的栖息环境。随着鱼类的增多，其他水生植物可以进一步发展，这能够有效避免水体富营养化的问题，保证水质。除了传统意义上的草本植物之外，水生植物也可以在墙体上生长，随着水生植物的不断增加，整个生态系统对于氮磷等化合物的净化、分解效果将进一步提升，这不仅有利于达到净化水体的目的，更可以抑制水华。自嵌式挡墙同样具有出色的实用性，且不会受到坡体角度的限制，但在坡体整体高度较大的情况下则需要谨慎使用。[5]

2.3生态联锁式护坡

与前两种生态护坡结构相比较，生态联锁式护坡不仅具有良好的护坡和生态功能，同时具有一定的景观价值，是目前在实践当中广泛应用的生态护坡形式。从结构特征角度来看，生态联锁式护坡使用预制混凝土砖块构成整个坡面，坡砖均为工厂预加工，加工完成后直接运输至施工现场进行铺设。其所使用的坡砖属于特殊的联锁式结构，坡砖与前后左右砖块之间具有出色的连接功能，且整个坡面属于柔性体，具有出色的耐冲刷性能。两个坡砖在连接之后其中间位置会形成连接孔，而连接孔则可以用于植物生长孔使用。一般情况下，会在连接孔中种植根系发达的草本植物，且伴随着草本植物不断生长，整个护坡的耐久性、稳定性和功能性将进一步得到提升。需要注意的是，生态联锁式护坡在适用范围方面具有一定的局限性，由于其本质上更加侧重于生态效果和景观效果，故在抗冲刷能力方面的表现相对较为有限，一般仅仅适合在平原区域的低流速河道中进行应用。但不可否认的是，生态联锁式护坡的景观价值相比较高，一旦植物生长成型，将在河道两侧构建成大规模的植被带，这一优势是其他几种生态护坡所不具备的。

2.4生态格网

生态格网是由钢丝编制而成的网状生态格网片，多个生态格网片可以组成笼箱，并进一步在笼箱中填充碎石等材料。从结构特点的角度来看，生态格网的最大优势在于自身的抗腐蚀性能出色，能够长期持续使用多年，且结构稳定性和安全性不会受到较大的影响。一般在实际使用时，会在钢丝表面包裹一层树脂膜，从而进一步强化钢丝的防腐性能，并赋予了钢丝防锈、防静电、抗老化、耐高压等诸多的特点，这也造成了生态格网高适应性特征，甚至可以广泛应用于海洋环境和高污染环境。在实际应用过程中，由生态格网所组成的笼箱会直接投放至治理区域，并在笼箱内部填充石料，从而构成具有高度柔性、透水性和整体性的防护结构。从生态功能的角度来看，生态格网结构在本质上属于多孔隙的防护结构，这无疑为水生植物、鱼类和微生物的生长创造了舒适的空间。且与其他几种生态护坡结构相比较，生态格网结构可以在维持水环境生态平衡的基础上，进一步强化水质的自我净化能力，可以在最大程度上实现工程的生态目标。由于生态格网结构中所使用的填充石料均为碎散体，其自身的孔隙较多，实际应用时可以保证河岸与河流水体之间的水分交换以及河流调节功能的实现，具有调节水位、稳定护岸、促进植被恢复等多种功效。而从应用范围的角度来看，生态格网结构同样具有较为广泛的适用性，但鉴于生态格网结构需要大量的填充石料，故一般在石料采集方便的区域进行使用。此外，生态格网结构的施工流程较为简单，且多数材料均可以直接就地取材，其便捷性远高于其他几种生态护坡结构。

3结语

综合来看，生态护坡技术在水利工程中的应用可以有效强化土体的稳定性，控制地表径流，减少径流对于河岸带的侵蚀效果，并有利于保持水土，提高整个水环境的景观效果。目前在实际当中广泛应用的几种生态护坡技术普遍具有工程特性和广泛的适用性，实际使用过程中需要充分考虑到水利工程的实际需求，并结合施工区域当地的水文气象条件和地形地势条件进行合理选择。

参考文献

[1]刘振华.水利工程施工中护坡工程施工分析与研究[J].商品与质量•建筑与发展，2014（2）：991.

[2]董书萌.水利工程建设中生态护坡的应用措施探讨[J].科技资讯，2018（4）：89.

[3]李波.水利工程河道生态护坡施工要点[J].智能城市，2020，6（10）：251-252.

[4]黄火金.生态护坡建设在水利防洪工程中的应用分析[J].建筑工程技术与设计，2018（3）：1543.

[5]宗恒水.防洪项目的生态护坡工程要点[J].中国新技术新产品，2012（24）：61.

作者：冯保龙 单位：甘肃庆东工程设计有限公司